JP3120078U

JP3120078U - 植物栽培装置

Info

Publication number: JP3120078U
Application number: JP2005011042U
Authority: JP
Inventors: 正阿川
Original assignee: ウイズアグリシステムズ株式会社
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2015-12-27

Abstract

【課題】ヒートパイプの全重量を軽量化することで、ヒートパイプの設置位置に自由度を持たせ、より植物の生育に適するヒートパイプの提供。
【解決手段】ヒートパイプＨに供給する熱源流体を気体にして、ヒートパイプの稼働時重力を軽量化する。トンネル栽培施設１内の上部にヒートパイプＨを設置して、ヒートパイプＨから放出される赤外線電磁波等を効果的に植物Ｂに浴びせる。
【選択図】図２

Description

ヒートパイプを用いて冷房又は暖房を行う植物栽培装置に関する。

ヒートパイプＨとしては、例えば、図１に示すように、真空パイプＨ１内に、この真空パイプＨ１の内周面に近接するように熱源パイプＨ２を貫通して設け、この真空パイプＨ１内で且つ熱源パイプＨ２外の空間に熱媒体流体Ｈ３を封入したものが、農業施設などの冷暖房に用いられており、熱源パイプＨ２内に温水又は冷水を通すことで、真空パイプＨ１外周から放出される熱又は冷気によって暖房又は冷房を行っている。また、ヒートパイプの形態としては、図１の例に限らず、熱媒体流体の蒸発−蒸気の移動−凝縮−熱媒体流体の還元のサイクルを繰り返すことで熱の放出又は吸収を行うものが採用されている。

農業施設にヒートパイプを利用した従来例を挙げると、下記特許文献１に記載のものでは、蒸発器，圧縮機，凝縮機，膨張弁等よりなるヒートポンプシステムとヒートパイプを組み合わせて、農業用ハウス内の冷暖房を行うことが示されている。また、下記特許文献２には、ビニールハウス内のベンチ式栽培槽の底部に循環式の水溶液槽を設け、この水溶液槽の水溶液上面に水溶液を保温又は保冷するヒートパイプを配設し、このヒートパイプによって保温又は保冷された水溶液を、栽培槽の培養土上部に設けた散水管を介して培養土に散水するものが示されている。

特開平１１−１２７７０４号公報特許第３７２０３０６号公報

ヒートパイプＨの真空パイプＨ１及び熱源パイプＨ２は熱伝導率の高い素材、例えば銅パイプ等が採用されており、熱媒体流体Ｈ３としては、蒸発し易いアルコール系のもの、例えば、エタノール、メタノール等が用いられている。

このヒートパイプＨは、真空パイプＨの外周から植物の生育に有効な赤外線電磁波（育成光線）や超音波が放射されることが知られているが、これまで、熱源パイプＨ３内を流通させる流通流体としては温水又は冷水が用いられており、ヒートパイプ稼働時のヒートパイプの全重量を考慮すると敷設場所が地表面、地下部又はその周辺に限られる問題があった。また、供給する水を配送する設備の設備投資が高価になる問題があった。

本考案は、このような問題を解消することを目的とするものであって、ヒートパイプの全重量を軽量化することで、ヒートパイプの設置位置に自由度を持たせ、より植物の生育に適するヒートパイプの活用を提案すること、また、安価な設備で効果的な冷房又は暖房を行うことができる植物栽培装置を提供すること、等を目的とするものである。

このような目的を達成するために、本考案は、一つには、熱源パイプから流入する熱を放出するヒートパイプを用いた植物栽培装置であって、植物栽培施設内の植物地上部周辺に前記ヒートパイプを配置し、前記ヒートパイプの熱源パイプには、加熱気体又は冷却気体を加圧供給することを特徴とする。

また、一つには、前述した特徴を有する植物栽培装置において、前記植物栽培施設はトンネル栽培施設であり、該トンネル栽培施設内の上部に前記ヒートパイプを配置することを特徴とする。

また、一つには、前述した特徴を有する植物栽培装置において、前記熱源パイプの気体供給端部には、圧縮機で加圧された供給気体を加熱して圧送する熱風圧送装置が接続されることを特徴とする。

また、一つには、前述した特徴を有する植物栽培装置において、前記熱源パイプの気体供給端部には、氷冷室内の冷気を圧送して供給する供給手段が接続されることを特徴とする。

また、一つには、前述した特徴を有する植物栽培装置において、前記ヒートパイプの外周面にはマイナスイオン発生源が粉末状で付着されることを特徴とする。

また、一つには、前述した特徴を有する植物栽培装置において、前記植物地上部の上方にＬＥＤ光源を配置することを特徴とする。

このような特徴を有する本考案によると、ヒートパイプの熱源パイプに熱源として気体を加圧供給するので、ヒートパイプ稼働時の全重量を軽量化することができる。これによって、ヒートパイプの設置箇所の自由度を高めることができ、ヒートパイプを植物栽培施設内の植物地上部周辺に配置して、ヒートパイプから放出される植物の生育に有効な赤外線電磁波や超音波を効果的に植物に浴びせることができる。

特に、トンネル栽培施設に適用する場合には、トンネル栽培施設内の上部にヒートパイプを設置することで、トンネル栽培施設内を効果的に暖房又は冷房することができると共に、植物の地上部に対して、ヒートパイプから放出される赤外線電磁波等を効果的に浴びせることができる。

熱源パイプに加熱気体を供給する場合には、熱源パイプの気体供給端部に熱風圧送装置を接続することで、加圧された加熱気体を植物栽培施設全体に配置したヒートパイプに供給することができる。

また、熱源パイプに冷却気体を供給する場合には、寒冷地等で、冬場の雪又は氷を貯えた氷冷室を活用して、この氷冷室内の冷気を熱源パイプに圧送する手段を設け、これを前述の気体供給端部に接続することで、安価な設備を構築することが可能になる。

また、植物地上部周辺に配置したヒートパイプの外周面にマイナスイオン発生源を粉末状で付着させることで、ヒートパイプ外周からマイナスイオンを放出させて植物地上部に効果的に浴びせることができる。また、マイナスイオン発生源を石英斑岩の微粉末にすると真空パイプの金属と石との電位差で微電流が起こり、この微電流が植物地上部上に放射されるので、微電流の育成向上効果によって効果的な植物育成を促すことができる。

また、このようなヒートパイプを配置した施設に対して、植物地上部の上方にＬＥＤ光源を配置する構成を付加することで、ＬＥＤ光線による育成、病害虫忌避を効果的に追加することができる。

以下に、本考案の実施形態を図面と共に説明する。図２は、本考案の一実施形態であって、トンネル栽培施設に本考案の植物栽培装置を装備した例を示したものである。トンネル栽培施設１は、圃場面上に畝を形成した培地Ａをビニル等で覆った施設であり、この施設内で培地Ａに植えられた植物Ｂを栽培するものである。このトンネル栽培施設１において、施設内の植物地上部周辺にヒートパイプＨを配置している。この例では、トンネル栽培施設１内の上部にヒートパイプＨを配置しているが、その位置は特に限定されるものではない。要するに、トンネル栽培施設１内の暖房又は冷房が可能であって、ヒートパイプから放射される赤外線電磁波等を効果的に植物Ｂの地上部に浴びせることができる位置であればよい。

ところで、ヒートパイプＨは、前述した図１の構造を具備するものであるが、熱源パイプＨ２に熱を供給すると、熱源パイプＨ２の管壁から熱媒体流体Ｈ３に熱が伝わり、真空パイプＨ１内では熱媒体流体Ｈ３の液界面から蒸気流が発生する。そして、発生した蒸気流が熱源パイプＨ２内を流れる熱源から潜熱を含み真空パイプＨ１に向かい音速に近い速さで熱輸送を行う。蒸気流の含んだ潜熱は真空パイプＨ１の管壁で外気と熱交換されて管外に放出され、熱が放出された蒸気は再び熱媒体流体Ｈ３に戻る。この蒸発と凝縮のサイクルは熱源パイプＨ２内に熱が供給される間連続的に行われる。

また、発生した蒸気流の動きは真空パイプＨ１内壁にぶつかったときの衝撃エネルギーで真空パイプＨ１を振動させる。この振動によって、真空パイプＨ１からは熱と共に赤外線電磁波や超音波が放出されることになる。このヒートパイプＨから放出される赤外線電磁波や超音波は、植物体内にある水分の活性化等によって植物の生育を向上させることが知られている。

更に、真空パイプＨ１の外周にマイナスイオン発生源を付着されると、前述した蒸気流の衝撃エネルギーによって効果的にマイナスイオンを発生させることができ、また、マイナスイオン発生源として、石英斑岩等を粉末状にして付着させた場合には、真空パイプＨ１の金属と石との電位差で微電流が起こり、この微電流によっても有効な電磁波が放出されることになる。

すなわち、本考案の植物栽培装置によると、ヒートパイプＨを植物地上部周辺に配置しているので、地上部周辺を効果的に暖房又は冷房でき、適温での栽培が可能になるだけでなく、赤外線電磁波，超音波，マイナスイオン，或いは微電流に伴う電磁波の影響を効果的に植物に与えることで、植物の活性状態を維持して、植物の育成を更に促進することができる。

更に、本考案の実施形態では、トンネル栽培施設１の上部にＬＥＤ光源Ｌを配置している。このＬＥＤ光源からの放射光線は、植物の育成及び害虫の忌避効果があることが知られており、これを追加することで、病虫害を防ぎ、より効果的な栽培を行うことができる。

このようなヒートパイプＨの配置を可能にするためには、ヒートパイプＨの稼働時の全重量を軽量化することが必要になる。本考案では、この要求に対して、熱源パイプＨ２内に供給する熱源流体を気体にすることで対応している。

図３に示す実施形態は、ヒートパイプＨの熱源流体を加熱気体とする場合、即ち、施設内を暖房する場合の例である。この例では、複数並んだトンネル栽培施設１のそれぞれに前述したようにヒートパイプＨを配置し、このヒートパイプＨの熱源パイプＨ２を気体供給パイプ２で連結している。そして、気体供給パイプ２の端部、すなわち、熱源パイプＨ２の気体供給端部に、熱風圧送装置１０が接続されている。

この熱風圧送装置１０は、内部にコイル等の加熱手段を備えると共にこの加熱手段を駆動する駆動装置１１を備えており、加熱手段を備える装置内部に加圧空気を供給するための圧縮機１２を装備するものである。この例では、駆動装置１１及び圧縮機１２の作動をトンネル栽培施設１内に設けた温度センサ３の検出結果に基づいてオンオフする温度制御手段１３を装備している。

このような熱風圧送装置１０が接続された本考案の植物栽培装置によると、トンネル栽培施設１等の施設内に配置されたヒートパイプＨに対して円滑に加熱気体を供給することができ、施設内の上昇温度に応じて熱風圧送装置１０の作動を制御することができる。

図４に示す実施形態は、ヒートパイプＨの熱源流体を冷却気体とする場合、即ち、施設内を冷房する場合の例である。この例では、複数並んだトンネル栽培施設１のそれぞれに前述したようにヒートパイプＨを配置し、このヒートパイプＨの熱源パイプＨ２に気体供給パイプ２を並列的に連結している。そして、気体供給パイプ２の端部、すなわち、熱源パイプＨ２の気体供給端部に、氷冷室４内の冷気を圧送して供給する供給手段（ポンプ５）がホース６を介して接続されている。

ここで利用される氷冷室４は、寒冷地で冬場に降った雪或いは凍らせた氷を貯えた施設であり、特に寒冷地では、夏場でも断熱状態を適正に維持することで、冬場の雪や氷を解かさないで保つことができ、これを利用することで、特に高価な冷却施設を設けることなく、冷気をヒートパイプＨに供給することができる。

図５は、本考案の他の実施形態を示したものである。前述した実施形態と同一箇所は同一符号を付して重複説明を省略する。

この実施形態は、トンネル栽培施設１を外側のビニルカバー２１と内カバー２２によって構成し、培地Ａ上にマルチ２０を施したものである。そして、このマルチ２０と内カバー２２を共に石英斑岩を含む不織物で形成した。これによって、ヒートパイプＨからの熱を受けて、トンネル栽培施設１内部を覆うマルチ２０と内カバー２２から、赤外線電磁波、マイナスイオン、微電流による電磁波が放出されることになり、より効果的な栽培を促すことが可能になる。

なお、ここでは、図１に示した多重パイプから成るヒートパイプを採用した例を示して説明したが、ヒートパイプの形態はこれに限らず各種の形態を採用することが可能である。図６（ａ）に示した例は、真空パイプＨ１内にウイックＷ（毛細管作用を有する材料）とこのウイック内を毛細管現象によって移動する熱媒体流体とを備えたヒートパイプＨを採用した例である。この例では、熱源パイプＨ２からの熱が真空パイプＨ１の端部に伝わり、そこで熱媒体流体を蒸発させて蒸気流Ｊを形成する。図６（ｂ）はこのヒートパイプＨをトンネル栽培施設１内設置した状態を示したものであるが、真空パイプＨ１と熱源パイプＨ２が並列配置されている。

このように、本考案の植物栽培装置によると、熱源流体として気体を用いて、ヒートパイプの全重量を軽量化することで、ヒートパイプの設置位置に自由度を持たせ、より植物の生育に適するヒートパイプの活用を実現することができる。また、安価な設備で効果的な冷房又は暖房を行うことができる植物栽培装置を提供することができる。

また、本考案の植物栽培装置によると、植物栽培後に、熱風圧送装置１０を稼働してトンネル栽培施設１内のヒートパイプＨからの放熱でトンネル内を高温に保ち、ＬＥＤ放射では駆除できなかった害虫駆除を行うことが可能である。

ヒートパイプの説明図である。本考案の実施形態を説明する説明図である。本考案の実施形態を説明する説明図である。本考案の実施形態を説明する説明図である。本考案の他の実施形態を示す説明図である。本考案の他の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１トンネル栽培施設
２気体供給パイプ
３温度センサ
４氷冷室
５ポンプ
６ホース
１０熱風圧送装置
１１駆動装置
１２圧縮機
１３温度制御手段
２０マルチ
２１ビニルカバー
２２内カバー
Ｈヒートパイプ
Ｈ１真空パイプ
Ｈ２熱源パイプ
Ｈ３熱媒体流体
ＬＬＥＤ

Claims

熱源パイプから流入する熱を放出するヒートパイプを用いた植物栽培装置であって、
植物栽培施設内の植物地上部周辺に前記ヒートパイプを配置し、前記ヒートパイプの熱源パイプには、加熱気体又は冷却気体を加圧供給することを特徴とする植物栽培装置。
前記植物栽培施設はトンネル栽培施設であり、該トンネル栽培施設内の上部に前記ヒートパイプを配置することを特徴とする請求項１に記載された植物栽培装置。
前記熱源パイプの気体供給端部には、圧縮機で加圧された供給気体を加熱して圧送する熱風圧送装置が接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物栽培装置。
前記熱源パイプの気体供給端部には、氷冷室内の冷気を圧送して供給する供給手段が接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物栽培装置。
前記ヒートパイプの外周面にはマイナスイオン発生源が粉末状で付着されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された植物栽培装置。
前記植物地上部の上方にＬＥＤ光源を配置することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された植物栽培装置。